Trous noirs rectification sur une vision erronée de ma part

[Daniel1958]

Bonjour


Je me permets d'ouvrir un fil car j'avis confondu (de bonne foi) la sphère gravifique déterminé par le rayon de Schwarzschild comme une sphere externe au trou noir.
Je n'imaginais pas que cela aurait pu concerner l'horizon des événements.

J'avais des images comme une lumière, un objet, attirés de plus en plus lentement par le trou noir j'en ai conclu de manière totalement erronée qu'ils étaient dans "la sphère de Schwarzschild". Et ce d'autant plus facilement que l'on parlait une attraction sur un d'heure lumière.

Quand je lis ça sur Wikipédia c'est plus prosaïque

Donc, approximativement, une masse solaire correspond à 3 km de rayon et un milliard de masses solaires correspond à 20 UA de rayon (soit à peu près l’orbite d’Uranus).

Je souhaite repartir sur des bases claires.

Cette vision est-elle conforme avec ce qu'il aurait pu se passer. C'est à dire un endroit ou la gravité est énorme mais pas irrémédiable. La lumière peut-elle être piégée de cette manière avant d'atteindre la sphère des évènements ?

Nous avons vu des images de ce que l'on peut qualifier de trous noirs massifs intra alactiques. La lumière émise par les corps est visible. Donc cette lumière/rayonnement c'est échappée du trou noir. Peut-on considérer que le reste va petit à petit être cannibalisé par le trou noir ?

Par contre il y a une chose étrange à mes yeux : la formation d'un disque d'accrétion. Pourquoi un seul. Bon je sais que cela concerne des trous noirs en rotation. Il devrait "tourner" dans le même sens de rotation que le trou et être situé schématiquement au niveau équatorial.
Mais on retrouve aussi cette particularité (si je ne dis pas de bêtises) sur étoiles en formations issue d'un nuage de gaz.


PS c'est facile de se forger de fausses images en comprenant de façon inverse une théorie.
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[jiherve]

bonjour
la lumière c'est celle issue du disque d’accrétion qui peut exister autour de tout corps massif.
JR

[Deedee81]

Salut,

la lumière c'est celle issue du disque d’accrétion qui peut exister autour de tout corps massif.

De même pour les jets. Dès qu'on a un disque d'accrétion hop on a des jets.

A lire :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Disque_d%27accr%C3%A9tion
https://fr.wikipedia.org/wiki/Jet_(astrophysique)

A noter que les disques d'accrétion des tours noirs ont une particularité (que l'on n'a pas avec les autres corps) : leur limite inférieur est la dernière orbite stable autour d'un trou noir. A deux fois le rayon de Schwartzchild au-dessus de l'horizon (donc le rayon du disque est 3 rayons de Schwartzchild). La coupure interne est donc très nette. Et comme il y a une forte variation de vitesse orbitale avec le rayon, on a une viscosité énorme qui surchauffe le disque. Donc en plus d'être bien visible il y a une forte émission de rayons X (c'est comme ça que le trou noir super massif de notre galaxie fut détecté la première fois).

EDIT et un peu plus proche du TN il y a une orbite de photons, mais elle est instable. C'est le lieu où la force centrifuge.... s'inverse !!!!

A noter que la dynamique de formation et existence des disques d'accrétion est assez complexe. Et pour les jets c'est encore pire.

[Daniel1958]

L’une des meilleures approches pour observer les mécanismes qui produisent les jets est de déterminer la composition d’un jet sur un rayon directement observable. La plupart des observations et des analyses montrent que les jets sont composés principalement de plasma électron-positron

Franchement s'est bizarre. Ils devraient s'annihiler. il doit y avoir une "organisation interne incroyable"
Ce ne sont pas des rayons X gammas ???

Toujours sur Wikipédia

L’hypothèse principale qui existe en astrophysique est que la formation des jets relativistes est la clé qui permet d’expliquer la production de sursauts de rayons gamma

Les rayons gammas sont ce qu'il y a de plus énergétique.


Sont-ils expliqués par ça toujours sur Wikipédia ?

La trace de noyaux balayés dans un jet relativiste d’électrons-positron devrait dégager beaucoup d’énergie, puisque ces noyaux plus lourds atteignent une vitesse égale à la vitesse des positrons et des électrons.

Encore plus bizarre

[A voir en vidéo sur Futura]

[Archi3]

L’une des meilleures approches pour observer les mécanismes qui produisent les jets est de déterminer la composition d’un jet sur un rayon directement observable. La plupart des observations et des analyses montrent que les jets sont composés principalement de plasma électron-positron

ce n'est pas si clair, et d'ailleurs c'est contredit par un autre passage plus haut (avec lequel je suis plus d'accord !!)-

La composition d’un jet peut varier, certaines études favorisent un schéma dans lequel les jets seraient composés d’un mélange électriquement neutre de noyaux, d’électrons, et de positrons, alors que d’autres seraient uniformément constitués de plasma électron-positron8,9.

dans le modèle grenoblois (que je connais bien ), les jets auraient une double structure concentrique, un jet d'électrons-protons "normal" issu du disque d'accrétion, qui serait l'analogue des jets observés autour des étoiles jeunes (pas besoin de relativité pour les faire, la MHD "classique" peut les expliquer ), plus un jet ultrarelativiste d'électrons-positrons produit à l'intérieur qui serait responsable des phénomènes de très haute énergie observés en provenance des quasars : jets apparemment superluminiques (vitesse apparente > c mais c'est un effet d'optique provenant d'un mouvement réel très proche de c, accéléré par une sorte d'effet Doppler si l'angle avec la ligne de visée est assez petit), et émission intense de rayons X et de rayons gamma (beaucoup de quasars sont aussi des sources gammas).

Attention les sursauts gammas dont tu parles Daniel sont un autre type d'objets , probablement formés par la coalescence d'étoiles à neutrons ou l'effondrement d'étoiles hyper massives donnant lieu à un trou noir (hyper novae), mais il y a des points communs avec les quasars, simplement les échelles de temps sont bien plus brèves (l'explosion se fait en quelques secondes alors que les quasars peuvent produire des jets pendant des centaines de milliers voire des millions d'années).

[Daniel1958]

modèle grenoblois

Feirrera (Laboratoire de Physique Subatomique et Cosmologie) ou CEA ? Y a peut-être aussi un modèle de la Haute Savoie (à Annecy)?

Oui ton explication est plus "rationnelle" et complète que celle de Wikipédia qu'il faudrait peut-être complétée. Elle me semble un peu en "rideau"

S'il y a du rayonnement gamma il y a forcément aussi des noyaux atomiques. Pour les rayons X j'ai entendu parler de rayonnement synchrotron (comme celui du CEA en plus faible bien sûr) mais là Deede81 parle d'un "échauffement" qui semble être la bonne idée

L’hypothèse principale qui existe en astrophysique est que la formation des jets relativistes est la clé qui permet d’expliquer la production de sursauts de rayons gamma

j'étais étonné mais ils l'ont écrit et il parlait de SRC ou SRS?




Ah une question pratique. Attention c'est simple mais c'est une colle on parle de jets relativistes >>> d'accord mais si je compare avec les collisions aux LHC à densités égales quel est le rayonnent le plus prêt de C ?

Cela n'a bien sûr aucune valeur mais permet de savoir si la machine approxime les performances de la nature.

[Archi3]

Feirrera (Laboratoire de Physique Subatomique et Cosmologie) ou CEA ? Y a peut-être aussi un modèle de la Haute Savoie (à Annecy)?

Ferreira n'est pas au LPSC mais à l'IPAG, mais oui c'est son équipe .

Le LAPP à Annecy s'occupe plus d'instrumentation et de détection (Virgo en particulier pour les OG et aussi HESS et CTA pour les gammas) mais ne travaille pas sur des modèles théoriques de jets.

S'il y a du rayonnement gamma il y a forcément aussi des noyaux atomiques. Pour les rayons X j'ai entendu parler de rayonnement synchrotron (comme celui du CEA en plus faible bien sûr) mais là Deede81 parle d'un "échauffement" qui semble être la bonne idée

non les gammas dans la plupart des modèles ne sont pas créés par des processus nucléaires comme la radioactivité, mais par un effet dit "Compton inverse", la collision d'électrons ou de positrons relativistes sur des photons, auquels il donnent beaucoup d'énergie (alors que dans l'effet Compton normal , c'est le photon qui donne de l'énergie à un électron initialement au repos). En fait le phénomène est fondamentalement le même (diffusion Compton) mais vu dans un référentiel différent.

Reste à expliquer comment les électrons ou positrons deviennent relativistes, c'est probablement une accélération dans des chocs ou dans une turbulence d'ondes magnétiques (ondes d'alfvén), analogue à ce qu'il se passe dans les éruptions solaires mais en beaucoup plus puissant. Enfin je simplifie ....

j'étais étonné mais ils l'ont écrit et il parlait de SRC ou SRS?

de quoi ?.

Ah une question pratique. Attention c'est simple mais c'est une colle on parle de jets relativistes >>> d'accord mais si je compare avec les collisions aux LHC à densités égales quel est le rayonnent le plus prêt de C ?

pas sûr de comprendre la question mais on parle d'énergies comparable (de l'ordre du téra électron volts, environ mille milliards d'électrons volts, sachant qu'un photon visible a quelques électrons volts.

Cela n'a bien sûr aucune valeur mais permet de savoir si la machine approxime les performances de la nature.

pour les gammas c'est comparable, en tout cas ceux qu'on a observés jusqu'ici .Pour les rayons cosmiques la nature nous bat à plate couture, ça va jusqu'a 10^20 (centaines de milliards de milliards) eV

[Daniel1958]

Ferreira n'est pas au LPSC mais à l'IPAG

Oui j'ai repris le terme LPSC car avec l'IPAG (ou était mon fils en M2) l'intitulé "ressemblait" trop à l'école d'ingé sur le traitement du papier ou du bois

non les gammas dans la plupart des modèles ne sont pas créés par des processus nucléaires comme la radioactivité, mais par un effet dit "Compton inverse", la collision d'électrons ou de positrons relativistes sur des photons, auquels il donnent beaucoup d'énergie

C'est logique vu les flux. Mais je ne croyais pas cela possible avec les électrons. Ils doivent vraiment être super proches de C pour avoir une telle énergie. Ça me fait penser à un effet bien connu des explosions nucléaires dans la hautes atmosphere et aussi aux éruptions solaires très puissantes, l'effet EMP qui est destructeur de toute électronique. On s'en préserve par une cage de Faraday

Heu ma question a été bien comprise. Là c'est moi qui ne comprends pas les rayons cosmiques seraient plus énergétiques (individuellement si on peut dire) que les electrons et le rayonnement gamma des jets du quasar ??
On disait que c'était l'évènement le plus brutal de l'univers (avant la coalescence des trous noirs)

[Archi3]

Oui j'ai repris le terme LPSC car avec l'IPAG (ou était mon fils en M2) l'intitulé "ressemblait" trop à l'école d'ingé sur le traitement du papier ou du bois

bah le LPSC et l'IPAG sont deux laboratoires différents, si tu commences à mélanger les noms en plus de mélanger les théories physiques, on ne s'y retrouve plus !
(sinon petit détail , les étudiants en M2 astro suivent leurs cours à l'IPAG, et ceux en M2 PSC suivent leurs cours au LPSC. Mais dans les deux cas le laboratoire prête ses salles, mais ne porte pas les formations, elles sont rattachées à une UFR, en l'occurrence elle s'appelle l'UFR PhITEM)

C'est logique vu les flux. Mais je ne croyais pas cela possible avec les électrons.

les électrons sont beaucoup plus efficaces que les protons pour diffuser des photons. Environ 4 millions de fois plus efficaces (ça varie comme l'inverse du carré de la masse). Toute la lumière que tu perçois par tes yeux viennent de photons émis ou diffusés par des électrons.

Ils doivent vraiment être super proches de C pour avoir une telle énergie.

bien sur les particules relativistes ont une vitesse "super proche de c" , c'est la définition. Tu peux même calculer assez facilement à combien près leur vitesse se rapproche de c . Le facteur de Lorentz vaut :



il est facile d'en déduire que


autrement dit l'écart relatif par rapport à c est

Pour un électron . Pour un électron de eV , la vitesse est proche de c à près.

Heu ma question a été bien comprise. Là c'est moi qui ne comprends pas les rayons cosmiques seraient plus énergétiques (individuellement si on peut dire) que les electrons et le rayonnement gamma des jets du quasar ??
On disait que c'était l'évènement le plus brutal de l'univers (avant la coalescence des trous noirs)

il ne faut pas confondre l'énergie individuelle des particules, l'énergie totale d'un évènement (qui dépend aussi du nombre de particules accélérées) , et la puissance (= énergie divisée par le temps pendant lequel ça dure). Tout ça n'est pas forcément corrélé.

[Daniel1958]

Un grand merci

les étudiants en M2 astro suivent leurs cours à l'IPAG

c'était son cas. Tout ce que je sais c'est que Grenoble doit être une des premiere fac de France en sciences (A cause de la houille blanche ?).

Heu ma question a été bien comprise. Là c'est moi qui ne comprends pas les rayons cosmiques seraient plus énergétiques (individuellement si on peut dire) que les electrons et le rayonnement gamma des jets du quasar ??

J'avais mis ( individuellement si on peut dire) mais ce n'était pas élégant comme formulation.

les électrons sont beaucoup plus efficaces que les protons pour diffuser des photons. Environ 4 millions de fois plus efficaces (ça varie comme l'inverse du carré de la masse). Toute la lumière que tu perçois par tes yeux viennent de photons émis ou diffusés par des électrons.

oui c'est ......la vie. Pourquoi sont-ils plus efficaces ? (Particules individuelles contre particules composites colle forte ???)

Oui mais pour du gamma je vois ça sur Wikipédia [QUOTE] Le rayonnement gamma de source cosmique résulte des événements les plus violents de l'Univers : jets relativistes produits par des trous noirs supermassifs (blazars), sursauts gamma, etc. L'énergie des photons gamma émis peut atteindre des centaines de GeV.[/QUOTE] je ne m'imaginais pas un électron à une énergie de 1 Tev

[Archi3]

même plusieurs TeV , exemple : https://arxiv.org/pdf/1012.2200.pdf (figure 5)

[Daniel1958]

j'ai lu ça

VERITAS is sensitive in the range of approximately 100 GeV – 30 TeV

sur l'instrument

Heu ce n'est pas flagrant sur la droite de distribution du graphique on voit en abscisse 1 et ....++ Mais c'est net

Merci